Gold ‚Mikro Juwelen“aus dem 3-d-Drucker

Dank einer Lasertechnik, die extrem winzige Tröpfchen aus Metall wirft, ist es jetzt möglich, 3-d-Stahl-und Metallbau zu drucken – nicht nur einfache „Stapel“ von Tröpfchen, aber komplexe überhängenden Strukturen, als auch wie ein Helix nur Mikrometer in der Größe zu messen, hergestellt aus purem Gold. Mit dieser Technik ist die neue 3-d-Mikrokomponenten für Elektronik und Photonik Drucken möglich. Universität von Twente Wissenschaftler veröffentlichen ihre neue Ergebnisse im Journal Additive Manufacturing .

Von glänzenden ein ultrakurzer Laser Puls auf einer Nanometer dünne Metallfolie, winzige Tröpfchen Metall schmilzt und wird zu seinem Ziel, erstarren wieder nach der Landung ausgeworfen. Über diese Technik, genannt Laserinduzierte vorwärts Transfer (LIFT) konnten die UT-Forscher bauen, Tropfen für Tropfen, eine Struktur mit Kupfer- und Microdroplets. Kupfer wirkt wie eine mechanische Unterstützung für das Gold. In ihrem Papier in Additive Manufacturing, Berichten die Forscher drucken eine Kupfer-Gold-Helix. Eine solche Struktur könnte als eine mechanische Feder oder einer elektrischen Induktivität gleichzeitig wirken. Diese Spirale ist mit Kupfer um ihn herum gedruckt – zusammen mit der Helix ist ein Kupfer Kästchen gedruckt. Auf diese Weise werden die nachfolgenden Tröpfchen von der Landung auf der vorherigen wicklung verhindert. Nach dem Erstellen der Helix, Tropfen für Tropfen und Schicht für Schicht, ist chemisch Kupfer Unterstützung Feld weggeätzt. Was bleibt, ist eine Spirale aus purem Gold, nicht mehr als ein paar Dutzend Mikrometer in der Größe.

Kein Anmischen

Das Volumen der metalltropfen ist ein paar Femtoliters — ein Femtoliter beträgt 10-15 Liter. Um einen Eindruck zu vermitteln, wurde ein Femtoliter Tropfen einen Durchmesser von etwas mehr als einem Mikrometer. Die Tröpfchen werden durch das Metall mit einem ultrakurzen Puls der grünen Laser-Licht Beleuchtung hergestellt. Auf diese Weise ist die kupferne und gold Struktur gebaut. Eine entscheidende Frage für die Forscher war, ob die beiden Metalle an ihrer Schnittstelle mischen würde. Dies hätte Auswirkungen auf die Qualität des Produkts nach der Beanspruchung. Die Forschung zeigt, dass es keine Vermischung. Der Weg einer Struktur ist gebaut, Tropfen für Tropfen, Ergebnisse in eine Oberflächenrauhigkeit, die nur etwa 0,3 bis 0,7 µm ist.

Die LIFT-Technik ist vielversprechend für andere Metalle und Kombinationen aus Metallen, sowie. Die Forscher erwarten Chancen für Werkstoffe in 3-d-elektronische Schaltungen, mikromechanischen Geräten, Sensoren und biomedizinische Anwendungen. Es ist daher eine leistungsfähige neue Produktionstechnik auf einem sehr kleinen Maßstab und ein wichtiger Schritt zur Funktionalisierung des 3D-Drucks.

Das Papier „Drucken von komplexen freistehende Mikrostrukturen durch Laser-induzierte vorwärts Transfer (LIFT) reine Metallschichten“ wird in der Dezember-print-Ausgabe von Additive Manufacturing veröffentlicht und ist ab sofort verfügbar.

Weitere Informationen:
Matthias Feinaeugle Et Al. Druck von komplexen freistehende Mikrostrukturen durch Laser-induzierte vorwärts Transfer (LIFT) reine dünne Metallschichten Additive Manufacturing (2018). DOI: 10.1016/j.addma.2018.09.028

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